προηγούμενο                                                                   επόμενο

Το πειραματικό σφάλμα ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ μιας παρατήρησης μείον την πραγματική τιμή:

Η παρατήρηση μπορεί να είναι μια άμεση μέτρηση ή ένα έμμεσο αποτέλεσμα που υπολογίζεται από μετρήσεις. Τις περισσότερες φορές η "Πραγματική Τιμή" δεν είναι γνωστή, αφού μάλιστα τα  πειράματα γίνονται με σκοπό την μέτρηση της πραγματικής τιμής! Είναι φανερό ότι θα πρέπει να καταφύγουμε σε  άλλη σχετική έννοια, την αβεβαιότητα, η οποία είναι η εκτίμηση του σφάλματος.

Ο όρος πειραματικό σφάλμα χρησιμοποιείται στη φυσική για να περιγράψει αναπόφευκτα σφάλματα στις μετρήσεις που  σχετίζονται με τη βασική δομή του πειράματος. Το πειραματικό σφάλμα δεν είναι ίδιο με το πειραματικό λάθος. Ένας προσεκτικός πειραματιστής μπορεί εύκολα να αποφύγει τα λάθη στη μέτρηση. Μερικοί συγγραφείς ταξινομούν τα πειραματικά λάθη μαζί με τα πειραματικά σφάλματα ως απαράδεκτα σφάλματα. Έτσι απαράδεκτα σφάλματα είναι τα λάθη στην ανάγνωση των οργάνων μέτρησης, στην καταγραφή των δεδομένων ή ακόμα τα λάθη στην αριθμητική των υπολογισμών. Τα απαράδεκτα σφάλματα αντιμετωπίζονται  με την επανάληψη των πειραμάτων. Όταν αναφέρεται κάποιο τελικό πειραματικό αποτέλεσμα, θεωρείται ότι ο πειραματιστής έκανε ότι μπορούσε για να εξαλείψει τα απαράδεκτα σφάλματα.

Τα περισσότερα πειραματικά σφάλματα διακρίνονται σε δύο κατηγορίες:

Συστηματικά σφάλματα και

Τυχαία σφάλματα.

Τα συστηματικά σφάλματα εισάγονται από ατέλειες στα όργανα μέτρησης, τη βαθμονόμηση ή την τεχνική του πειράματος. Μπορεί να οφείλονται στην επίδραση εξωτερικών παραγόντων όπως η θερμοκρασία, η πίεση, η υγρασία κτλ ή ακόμα και η προκατάληψη (ακούσια ή εκούσια) εκ μέρους του πειραματιστή. Τα συστηματικά σφάλματα χαρακτηρίζονται από την ιδιότητα να τείνουν προς μια διεύθυνση. Πχ αν ένας χάρακας φθαρεί στο ένα άκρο, οι μετρήσεις μήκους που παίρνουμε με το χάρακα αυτό περιέχουν ένα σταθερό συστηματικό σφάλμα..

Τα συστηματικά σφάλματα συχνά προκύπτουν επειδή η πειραματική διάταξη διαφέρει από την ‘ιδανική’ διάταξη που προβλέπεται από τη θεωρία, ενώ παράλληλα αγνοούνται παράγοντες (πχ θερμοκρασία, ωμική αντίσταση ηλεκτρικών επαφών και ακροδεκτών) που είναι τα αίτια της διαφοράς. Μπορούμε να ανακαλύψουμε τα άγνωστα συστηματικά σφάλματα με τη σύγκριση των μετρήσεων μιας φυσικής ποσότητας που πήραμε με την εφαρμογή διαφορετικών μεθόδων.

Tα τυχαία σφάλματα δίνουν το μέτρο της διακύμανσης των παρατηρήσεων σε επαναλαμβανόμενα πειράματα που γίνονται με τις ίδιες φαινομενικά συνθήκες. Αν κατά την μέτρηση μιας ποσότητας εξαλειφθούν τα απαράδεκτα και τα συστηματικά σφάλματα, θα παραμείνουν τα τυχαία σφάλματα που προκαλούνται από αίτια που δεν ελέγχει ο παρατηρητής. Τα αίτια αυτά μπορεί να είναι η εκτίμηση μιας μέτρησης ανάγνωσης μεταξύ των ενδείξεων ενός αναλογικού οργάνου (πχ μεταξύ των χαραγών ενός χάρακα), ο ηλεκτρονικός θόρυβος κα.

Τα τυχαία σφάλματα υπάρχουν πάντα σε ένα πείραμα και όταν εξαλειφθούν τα συστηματικά σφάλματα, τα τυχαία σφάλματα εκδηλώνονται με τη διασπορά των μετρήσεων γύρω από την πραγματική τιμή. Συνήθως θεωρούμε ότι το μέγεθος των τυχαίων σφαλμάτων προκύπτει από το συνδυασμό μεγάλου αριθμού ανεξάρτητων αιτίων που παράγουν  θετικό ή αρνητικό αποτέλεσμα με ίση πιθανότητα. Η φύση των τυχαίων σφαλμάτων είναι στατιστική και έτσι η ανάλυση γίνεται με την εφαρμογή στατιστικών μεθόδων.

Η ανακοίνωση των πειραματικών αποτελεσμάτων δεν έχει νόημα, αν δεν συνοδεύεται από μια αβεβαιότητα ή ένα σφάλμα, που δείχνει το βαθμό αξιοπιστίας ενός συγκεκριμένου πειράματος. Στις σημειώσεις αυτές θα θεωρήσουμε ότι το πειραματικό σφάλμα ταυτίζεται με την πειραματική αβεβαιότητα. Τούτο δεν είναι απόλυτα σωστό, καθόσον για τον υπολογισμό του σφάλματος, χρειάζεται η γνώση της πραγματικής τιμής, την οποία σπάνια γνωρίζει ο πειραματιστής. Ορθότερή είναι χρήση του όρου αβεβαιότητα, η οποία είναι η εκτίμηση του σφάλματος με τη βοήθεια της στατιστικής θεωρίας.